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内容介绍
本书是一部综合性的物理学辞典，涵盖力学和理论力学、理论物理学、热学、热力学与统计物理学、声学、电磁学、光学、原子与分子物理学、无线电物理学、凝聚态物理学、等离子体物理学、原子核物理学、高能物理学、天体物理学、计 算物理学、非线性物理学、化学物理、能源物理、经济物理、生物物理学、医学 物理等学科，以常用、基础和重要的名词术语为基本内容，提供简短扼要的定义 或概念解释，并有适度展开。正文后附有物理学大事件、常用物理量单位、常用物理学常数表等附录, 并设有便于检索的外文索引、汉语拼音索引。

目录
目录
前言
凡例
一、力学和理论力学 1
1.1 基本概念 2
1.2 静力学 4
1.3 运动学 5
1.4 动力学 6
1.5 狭义相对论 12
1.6 刚体力学 19
1.7 分析力学 23
1.8 流体力学 28
1.9 弹性力学 31
二、理论物理学 35
2.1 数学物理 35
2.2 电动力学 67
2.3 相对论与场论 83
2.4 量子力学 120
2.5 量子信息与量子计算 180
2.6 宇宙学 189
2.7 弦理论与超弦理论 200
三、热学、热力学和统计物理学 231
3.1 热学 231
3.2 热力学 270
3.3 统计物理学 288
四、声学 334
4.1 声学基础理论 334
4.2 声学材料 343
4.3 音频声学 351
4.4 生物声学 386
4.5 水声学 389
五、电磁学 400
5.1 静电场 400
5.2 稳恒磁场 406
5.3 电磁感应 412
5.4 电路 414
5.5 电磁学的单位制 427
六、光学 429
6.1 经典光学 429
6.2 光度学和色度学 442
6.3 波动光学 445
6.4 信息光学 468
6.5 统计光学 477
6.6 应用光学 478
6.7 集成光学 503
6.8 非线性光学 512
6.9 激光 520
6.10 纳米光学和超快光学 534
6.11 量子光学 540
6.12 光谱学 547
6.13 红外光学 551
七、原子与分子物理学 554
7.1 原子分子的电子结构理论 554
7.2 原子光谱和原子{光相互作用 582
7.3 分子光谱和分子{光相互作用 591
7.4 波谱学 595
7.5 原子与分子碰撞过程与相互作用 596
7.6 奇特原子分子、团簇物理 599
7.7 冷原子分子物理 600
7.8 原子分子物理其他学科 602
八、无线电物理学 605
8.1 电磁波物理 605
8.2 量子无线电物理 619
8.3 微波物理学 620
8.4 超高频无线电物理 638
8.5 统计无线电物理 643
8.6 电子电路 644
九、凝聚态物理学 657
9.1 超导与低温物理 657
9.2 磁学 722
9.3 半导体物理 726
9.4 凝聚态理论 762
十、等离子体物理学 769
10.1 基础等离子体物理 771
10.2 高温磁约束聚变等离子体物理 774
10.3 高温惯性约束聚变等离子体物理 778
10.4 低温等离子体物理 780
10.5 空间与天体等离子体物理 782
十一、原子核物理学 787
11.1 原子核基本性质 787
11.2 原子核结构 793
11.3 原子核衰变 798
11.4 原子核反应 808
11.5 原子核裂变和聚变 815
11.6 放射性束物理 819
11.7 相对论重离子碰撞 824
11.8 超重原子核 845
11.9 中子物理 848
十二、高能物理学 851
十三、天体物理学 875
十四、计算物理学 887
十五、非线性物理学 917
15.1 状态空间 917
15.2 分岔与混沌 918
15.3 分形 921
15.4 非线性数学物理方程 922
十六、化学物理 924
16.1 结构化学 924
16.2 量子化学 929
16.3 量子动力学 934
16.4 分子模拟 935
16.5 固体表面化学物理与物理化学 938
16.6 催化化学与物理 941
16.7 光化学 944
16.8 高分子物理 948
16.9 功能材料 951
16.10 近代物理方法在化学中的应用 954
十七、能源物理 959
十八、经济物理 980
十九、生物物理学 992
19.1 分子生物物理学 992
19.2 纳米生物学 994
19.3 膜生物物理学 996
19.4 蛋白质聚合 997
19.5 蛋白质折叠 998
19.6 生物信息学 999
19.7 生物力学 1001
19.8 DNA 分子的结构与功能 1002
19.9 放射生物学 1003
19.10 细胞生物物理 1006
19.11 系统生物学 1008
19.12 生物分子机器 1014
19.13 RNA 分子结构和功能 1015
19.14 生物物理技术 1018
19.15 神经系统生物物理学 1019
二十、医学物理 1022
20.1 电子医学 1022
20.2 磁医学 1034
20.3 光医学 1039
20.4 超声医学 1043
20.5 运动医学和热医学 1045
20.6 微波医学 1048
20.7 核医学 1049
20.8 纳米医学 1050
20.9 非线性医学 1053
附I 物理学大事记 1056
附II 常用物理量单位 1065
附III 常用物理学常数表 1067
外文索引 1070
汉语拼音索引 1158

在线试读
一 力学和理论力学
　　物理学[physics]研究物质与运动的基本规律的科学。其研究内容包括物质的结构、物质间的各种基本相互作用和物质的一些基本运动形态等。在微观领域内，存在有不同层次的粒子||基本粒子、原子核、原子与分子等，相应地有物理学的分支学科，如粒子物理、原子核物理以及原子与分子物理。在宏观领域内，存在有不同的聚集态，诸如固态、液态、气态和等离子态，相应地有凝聚态(包括固态与液态)物理和等离子体物理等分支学科。众多物相可以汇聚成尺度更大的体系，诸如行星、恒星、星系、星系团等，乃至于囊括一切的宇宙，均可以作为物理学研究的对象。这些就构成与地球科学、天文学的交叉学科：地球物理、天体物理与宇宙学。物质的基本相互作用目前已知共有4种，即长程的万有引力与电磁作用力和短程(局限于10.15m之内)的弱作用力与强作用力。长程的相互作用是人们感官得以直接感知的，而短程相互作用仅出现在原子核内部和一些基本粒子之间。相互作用是通过场媒介来传递的，引力场、电磁场与规范场即为其实例。因而对场的研究在现代物理学中也占有重要地位。物理学所关注的运动形态，有宏观的，如机械运动、电磁现象与热现象，相应的学科为力学与声学、电磁学与光学、热力学统计物理；也有微观的，如各个层次粒子的运动、激发与反应，构成了粒子物理、原子与分子物理、原子核物理所研究的对象。物质的运动总是在一定的空间和时间里呈现的，这样空间、时间及其参考系也成为物理学研究的对象。
　　实验研究是物理学的基础。精密的定量测量是实验物理学的基本要求和追求的目标，构成了物理学不可或缺的一个组成部分。通常,只有在取得大量的经验规律之后，方可能建立起自洽完整的理论体系。而这些理论又会对某些特定问题提出具体的预言，有待于进一步的物理实验来对之甄别，即予以证实或证伪。这样，经过实验物理学家与理论物理学家的大量工作和反复推敲、去伪存真，使得物理学的理论具有了一定范围的适用性和一定程度的可靠性。
　　经典力学是物理学中*早成熟的分支学科。17世纪初德国天文学家开普勒(J.Kepler,1571|1630)根据天文学的观测数据得出了行星运动三定律这个重要的经验规律。几乎同时，意大利物理学家伽利略(G.Galileo,1564|1642)通过落体、抛物体和摆的实验，总结出动力学的初步理论。随后英国物理学家牛顿(I.Newton,1642|1727)进行了深入的研究，总结出三条运动定律和万有引力定律，为建立经典力学的理论奠定了基础。以后的发展体现于许多方面，首先在应用上大见成效；其次是研究的对象不断扩大，推广到不同性质的媒质，分别建立了刚体力学、弹性力学、流体力学和声学(处理机械波的传播)等分支学科；再次是理论体系更加完备和具有广泛适用性。
　　电磁学在18、19世纪取得重大进展，通过法国物理学家库仑(C.A.Coulomb,1736|1806)、法国物理学家和数学家安培(A.M.Ampere,1775|1836)、英国物理学家法拉第(M.Faraday,1791|1867)等的实验研究，建立了有关静电、静磁与电磁现象的若干基本规律。集其大成者是19世纪下半叶的英国物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwell,1831|1879)，他总结出了能够全面描述电磁现象的基本理论，即麦克斯韦方程组。这一理论预言了电磁波，随后即为德国物理学家赫兹(H.Hertz,1857|1894)的实验所证实。原来独立发展的光学，至此归结为可见频段的电磁波的研究，从而纳入了电磁学的范围。探索和研究宽广的电磁波谱，从无线电波到微波与厘米波，从红外光、可见光到紫外光，从X射线到射线,一直持续到20世纪。
　　对热现象的研究导致19世纪中叶热力学的建立。其第*定律就是能量守恒定律，适用于任何宏观与微观过程，其有效性遍及物理学和整个自然科学；其第二定律就是熵恒增定律，确定了不可逆过程中的时间之矢。对热现象在微观层次上进行探究，导致了分子动理学和经典统计物理学的问世，麦克斯韦、奥地利物理学家玻尔兹曼(L.Boltzmann,1844|1906)与美国物理学家吉布斯(J.W.Gibbs,1839|1903)对它做出了重要贡献。这是在物理学中首次明确地引入了微观粒子(分子与原子)的概念。
　　应该强调指出，经典物理学已经孕育出一系列工程技术：建立在经典力学基础上的有机械工程、土木建筑工程和航空航天技术；建立在经典电磁学基础上的有电机工程、无线电工程和电子工程；建立在热力学基础上的有动力工程和工程热物理等。经典物理学也促进了其他自然科学的发展，如经典力学之于天体力学，热力学与统计力学之于物理化学等。
　　在20世纪初，物理学出现了两大突破，即相对论与量子论。由于美国物理学家迈克耳孙(A.A.Michelson,1852|1931)与莫雷(E.W.Morley,1838|1923)的精确测量不能发现地球的运动对光速的影响,1905年德国物理学家爱因斯坦(A.Einstein,1879|1955)提出了狭义相对论，指出在所有惯性参考系中物理规律具有相同的形式，肯定了经典电磁学的规律对于一切惯性参考系都有效。相对论提出了新的时空观,建立了处理高速运动问题的理论体系，奠定了高能物理、粒子物理等学科的理论基础。1916年他基于惯性质量与引力质量等效的假设，建立了广义相对论。这是引力的几何理论，将引力和时空曲率相联系，从而提供了处理强引力场力学问题的有效方法。相对论弥补了经典物理学的一些漏洞，也为处理大尺度的天体和宇宙问题提供了合适的理论框架。在19、20世纪之交，由于黑体辐射与光电效应的实验结果与经典物理学有明显矛盾，德国物理学家普朗克(M.Planck,1858|1947)与爱因斯坦提出了初步的量子论。1913年丹麦原子物理学家玻尔(N.Bohr,1885|1962)提出了量子论的原子模型来解释氢光谱线系的经验规律。随后法国物理学家德布罗意(L.deBroglie,1892|1987)提出粒子与波动二象性的概念。1925年德国物理学家海森伯(W.K.Heisenberg,1901|1976)与奥地利物理学家薛定谔(E.Schr.odinger,1887|1961)等建立了量子力学，给出了统一描述微观粒子行为的基本理论。量子力学问世之后，科学家用它解决原子结构与分子结构等问题,显示了它具有非凡的解决问题的能力。另一方面，量子力学也提供了理解化学元素周期表的物理基础，进而发展了量子化学和化学物理，进一步确立了物理学和化学两大学科之间的联系。1928年英国物理学家狄拉克(P.A.M.Dirac,1902|1984)提出了(狭义)相对论的量子力学理论，到20世纪中叶量子电动力学开花结果，成功地从微观上来处理电磁相互作用问题。
　　从20世纪之初到20世纪40年代，从放射性的研究逐步开拓成以原子核结构与其反应为主要内容的原子核物理学。核裂变与核聚变的发现和应用创建了全新的原子能技术。加速器的能量一再提高，促进了以研究基本粒子为对象的高能物理学的发展。大量基本粒子(包括各种类型的轻子、夸克与中间玻色子)被发现，对它们进行测量、分类并理顺其关系,从而得出了粒子物理的标准模型(包括强子的夸克模型、量子色动力学与弱电磁互作用的统一理论)。迄今为止，此模型未遇反例，成为20世纪后半叶物理学的重大成果之一。当前面临的挑战在于如何超*标准模型的框架，扩大统一场论和对称性的范围,以期将量子力学和广义相对论相融合起来。
　　20世纪也是天体物理学得以迅速发展的一个时期。现代天文学的视野开阔，观测手段先进，因而可以将星体、星系和宇宙视为无比庞大的实验用来甄别物理学的基础理论。一些观测的结果已可对宇宙演化模型提供若干制约。目前获得学界认可的是宇宙学标准模型，是从大爆炸的高能态开始的。这样一来，就将高能粒子物理学和早期宇宙联系在一起，标志了微观与宏观的两个极端迂回地合二为一了。
　　原子与分子物理在20世纪五六十年代出现了新的转机。受激发射在微波和光波频段先后得到了实现，从而导致激光器的发明，开创了有重大应用前景的激光技术，同时也使光学和原子与分子物理学焕发出新的生命力。
　　在20世纪30年代将量子力学与统计物理应用于固体中的电子和原子，创建了固体物理学。电子在周期晶格中传播导致了固体的能带理论，格波在周期晶格中传播导致了晶格动力学，通过实验和理论的研究得以确立。1947年晶体管的发明是固体物理学对技术的重大贡献，引发了电子学技术的重大革命，成为当今信息技术的基础。电子间的相互作用引起了铁磁性和超导电性，其探讨既具实际意义又有理论价值，使理论进入了多体问题物理学的领域。另一方面研究对象也越出常规的晶体，准晶、玻璃、液晶、胶体、聚合物、生物聚合物等,都进入了视野。相应地固体物理学也转换为凝聚态物理学。凝聚态物理学与材料科学密切相关，也成为发展新型电子学(微电子学、纳米电子学、磁电子学、超导电子学等)和光子学的基础。经典物理学在20世纪亦萌发出一些“新枝”，如相变与临界现象以及非线性动力学(远离平衡态的失稳、斑图形成、分形、混沌与湍流等)，将为进一步理解复杂性这一疑难问题铺路架桥，也将促进物理学与化学、生物学、地学等相邻学科的相互交叉和渗透。可以说，物理学已成为自然科学、技术科学和工程科学的基础。
　　力学[mechanics]研究宏观物体之间或物体各部分之间相对位置随时间的变化，以及物体间相互作用，与由此引起的物体运动状态变化所遵从的规律的分支学科。力学研究的对象是机械运动，从运动的形态来分，可以把力学分为静力学(statics)、运动学(kinematics)和动力学(dynamics)等几部分。从研究的对象来分，有质点力学、质点系力学、刚体力学、连续介质力学等。当前,单独使用力学"一词时，一般指牛顿力学(Newtonianmechanics)或经典力学(classicalmechanics)，它适用于物体速度远小于光速的情况。当物体速度接近光速时，牛顿力学不再适用，而必须用相对论力学(relativisticmechanics)。另一方面，在亚原子领域，则需用量子力学(quantummechanics)，或量子场理论(quantumfieldtheory)，简称量子场论。不过，量子力学等理论中已与力的概念无关了，仅是名称而已。
　　1.1基本概念
　　质量[mass]度量物体惯性大小或物体间相互吸引能力的物体的物理属性。质量源于对物质的认识。人们早就认识到物质是能够被我们的感观所直接感受的，可称为物体的客观存在。在长期的实践中，需要度量物质的量，由此形成了质量的概念，即质量被理解为物体所含物质的量"。质量是一个通过测量来定义的基本的物理量，国际上公认的质量基准是保存在巴黎国际计量局中的铂铱原器，规定它的质量为1千克。
　　与质量直接有关的基本定律有两条：万有引力定律和牛顿第二定律。与前者相关的质量称为引力质量，而与后者相关的质量称为惯性质量，它们分别量度物质的两种不同属性。惯性质量与引力质量原则上应是完全不同的，但从牛顿开始
直至目前为止的所有测量两者差别的实验都表明，在非常高的精度范围内(例如10.13)，它的数值是完全一样的。见万有引力定律、牛顿第二定律、引力质量和惯性质量。
　　时间[time]时间表征物质运动的持续性，具有单向性、可测量性等特性。空间反映物质运动的广延性，空间中两点间的距离称为长度。时间和空间是两个基本的物理量，它们的内涵、性质等是随着人们认识的深入不断变化和丰富的。对时间和空间赋予不同的性质和结构，相应地会有不同的理论体系形式。在物理中，通常假设时间是均匀的，空间是均匀和各向同性的，这将与能量守恒、动量守恒和角动量守恒等守恒定律相关。在牛顿力学中，时间和空间具有绝对性，空间平直，用欧几里得几何描述。在相对论中，时间和空间是视为一体的，称为时空，时空不再具有绝对的意义，是与参考系有关的。在狭义相对论中，时空是平直的，用闵可夫斯基几何描述；在广义相对论中，时空是弯曲的，需采用黎曼几何。时间和长度的计量基准随着科学技术的发展而不断变化。目前时间的测量基准是：1969年国际计量大会选择的铯原子133Cs两个超精细能级跃迁所对应的辐射频率o=9192631770Hz作为时间间隔基准,1s定义为1s=9192631770=o；1983年第17届国际计量大会采用真空光速c=299792458m/s这一常量来定出长度单位，规定：1m是光在真空中1=299792458s时间间隔内所经路程的长度。
　　空间[space]见时间。
　　参考系[referencesystem]表述一定的物体在空间的位置是怎样随时间而变化的参照体系。一物体的位置或一事件发生的地点，只有参照另一适当选择的物体，才能表达出来。牛顿虽然相信有绝对空间，但他认识到人们无法描绘出物体在绝对空间中的运动路径，只能使用相对而非绝对的位置和运动"。作为一个物体位置和运动的参照的这个物体，就称为参考系。参考系选定后，在这参考物体上建立一套坐标系，并将一个时钟固定在该坐标系统里。坐标系用来决定物体在空间的位置，时钟用来指示相应的时间。
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